Công suất vượt trội

Hiện nay, thế giới có trên 430 lò phản ứng năng lượng hạt nhân thương mại đang hoạt động ở 31 nước, với công suất trên 370.000 MWe. Khoảng 70 lò phản ứng đang được xây dựng. Các nhà máy điện hạt nhân cung cấp hơn 11% sản lượng điện năng của thế giới một cách liên tục, nguồn phụ tải đáy đáng tin cậy, không gây phát thải khí CO2. 56 nước đang vận hành khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu và hơn 180 lò phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng cho khoảng 150 tàu và tàu ngầm.

Trên thế giới mới chỉ có 8 nước được biết đến là có khả năng sở hữu các vũ khí hạt nhân. Ngược lại, 56 nước đang vận hành khoảng 240 lò phản ứng nghiên cứu dân sự, trên một phần ba các lò phản ứng này tại các nước đang phát triển. 31 nước đang sở hữu trên 430 lò phản ứng hạt nhân thương mại với tổng công suất lắp đặt trên 370.000 MWe, cung cấp khoảng 11,5% sản lượng điện năng trên thế giới và gấp hơn 3 lần tổng sản lượng điện năng của Pháp và Đức từ tất cả các nguồn cộng lại. Khoảng 70 lò phản ứng hạt nhân đang được xây dựng, tương đương 20% công suất hiện có, hơn 160 lò phản ứng đã lên kế hoạch xây dựng một cách chắc chắn, tương đương một nửa công suất hiện có. 16 nước phụ thuộc vào năng lượng hạt nhân để sản xuất ít nhất một phần tư sản lượng điện của đất nước. Pháp sản xuất khoảng ba phần tư điện năng từ năng lượng hạt nhân; Bỉ, Cộng hòa Czech, Hungary, Slovakia, Thụy Điển, Thụy Sỹ, Slovenia và Ukraina sản xuất trên một phần ba. Hàn Quốc, Bungari và Phần Lan thường có trên 30% điện năng từ năng lượng hạt nhân; Hoa Kỳ, Anh, Tây Ban Nha và Liên Bang Nga có gần một phần năm điện năng từ năng lượng hạt nhân. Nhật Bản từng dựa vào năng lượng hạt nhân với hơn một phần tư sản lượng điện và dự kiến sẽ quay trở lại mức đó. Trong số các nước không sở hữu nhà máy điện hạt nhân, Italy và Đan Mạch có khoảng 10% điện năng từ năng lượng hạt nhân.

Khi việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân đang trở lại mức độ từng đạt được trong thập niên 1970 và 1980, các nhà máy này hiện đang vận hành và đang sản xuất nhiều điện hơn. Năm 2011, sản lượng điện là 2581 tỷ kWh. Sự gia tăng trong 6 năm (đến 2006) là 210 TWh đã bằng với với sản lượng từ 30 nhà máy điện hạt nhân mới cỡ lớn. Tuy nhiên, thời gian từ năm 2000 đến 2006 lại không có sự tăng trưởng ròng về số lượng các lò phản ứng (chỉ 15 GWe công suất). Phần lớn sự tăng trưởng công suất là nhờ cải tiến hiệu suất các tổ máy hiện có tốt hơn.

Chế độ vận hành cải tiến liên tục

Trong một triển vọng dài hạn, từ 1990 đến 2010, công suất thế giới tăng 57 GWe (17,57%, do có thêm các nhà máy mới và cả việc nâng cấp một số nhà máy đã có) và sản lượng điện tăng 755 tỷ kWh (40%). Những lý do dẫn tới sự tăng trưởng này là do: xây dựng mới chiếm 36%, nâng cấp chiếm 7% và tăng khả năng sẵn có chiếm 57%. Vào năm 2011 và 2012 cả công suất và sản lượng điện hạt nhân đều giảm do cắt giảm tại Đức và Nhật Bản sau tai nạn Fukushima.

Xem xét 400 lò phản ứng công suất trên 150 MWe đang có dữ liệu cho thấy: Giai đoạn 1980 đến 2000, hệ số công suất trung bình trên thế giới tăng từ 68% lên 86%, và kể từ đó đến nay được duy trì vào khoảng 85%. Các hệ số tải thực tế thấp hơn một chút: trung bình 80% trong năm 2012 (không bao gồm Nhật Bản), do các lò phản ứng đang được vận hành dưới công suất đầy đủ vì một vài lý do. Một phần tư các lò phản ứng của thế giới có hệ số tải trên 90%, và gần hai phần ba vận hành trên 75%, so sánh với khoảng một phần tư trong số đó vận hành trên 75% vào năm 1990. Trong 25 vị trí dẫn đầu về hệ số công suất trung bình, Hoa Kỳ hiện chiếm ưu thế, tiếp theo là Hàn Quốc, và 6 nước khác cũng có mặt trong số đó. Trong nhóm 10 lò phản ứng có hệ số vòng đời làm việc lâu nhất, Hàn Quốc có 4 lò phản ứng.

Hiệu suất các nhà máy điện hạt nhân của Hoa Kỳ cho thấy một sự cải tiến ổn định trong 20 năm qua, hệ số tải trung bình năm 2012 là 81%, tăng từ 66% năm 1990 và 56% năm 1980. Điều này đưa Hoa Kỳ trở thành nước tiên phong về hiệu suất với gần một nửa số lò phản ứng nằm trong top 50, vị trí thứ 50 cũng đạt trên 94% trong năm 2012. Hoa Kỳ chiếm gần một phần ba sản lượng điện hạt nhân của thế giới.

Trong năm 2012, 10 nước có 4 hoặc nhiều hơn các tổ máy có hệ số tải trung bình trên 80%, trong khi các lò phản ứng hạt nhân của Pháp có hệ số trung bình là 73,6%, mặc dù phần nhiều đang chạy ở chế độ tải sau (load-following), chứ không phải hoàn toàn là công suất tải cơ sở.

Nguyên nhân dẫn đến việc vận hành chỉ gần tối đa công suất ở trên, được giải thích là do hầu hết các lò phản ứng phải dừng hoạt động sau mỗi 18-24 tháng để thay đảo nhiên liệu và bảo dưỡng định kỳ. Tại Hoa Kỳ việc này đã từng mất trung bình tới hơn 100 ngày nhưng trong thập kỷ qua thời gian thực hiện công việc trung bình chỉ còn mất khoảng 40 ngày. Một giải pháp vận hành khác là khắc phục hiện tượng mất công suất ngoài kế hoạch. Về vấn đề này, trong vài năm gần đây Hoa Kỳ đã đạt xuống còn dưới 2%.